基礎:點、線、面與公理化方法

介於(betweenness)

讓三個人沿走廊排成一列。我們一眼就能看出誰在中間——這種「某物介於另外兩者之間」的日常感受,正是幾何需要加以精確化的東西,好讓關於線上順序的證明能被信任。

「介於」是三個共線點之間的關係:當三點共線且 B 坐落在連接 A 與 C 的線段上時,我們說 B 介於 A 與 C 之間,記作 A-B-C。給定各點沿線的座標(由直尺公理而來),乾淨的數值判別是:B 介於 A 與 C 之間,恰當 AB + BC = AC——兩段短距離之和等於整段。若此式不成立,B 就不介於它們之間。注意 A-B-C 與 C-B-A 描述的是完全相同的情形;被固定的只有中間那一點的角色。

「介於」是線上順序的基礎,也是許多後續概念的門戶:線段 AB 是兩端點連同它們之間的每一點;當 B 介於 A 與 C 之間且 AB = BC 時,B 是 AC 的中點;射線與線段加法公設都仰賴它。歐幾里得在圖形中不斷使用「介於」,卻從未替它陳述公理——這是一個真切的缺漏,後來由希爾伯特用明確的順序公理補上,不過那項修補屬於後面的領域。

在數線上設 A、B、C 的座標為 1、4、9。則 AB = 3、BC = 5、AC = 8,因 3 + 5 = 8 得 AB + BC = AC,故 B 介於 A 與 C 之間。但若按那樣命名,三點落在 1、9、4,位置上的中間仍是座標為 4 的那一點——「介於」談的是位置,而非你恰好列出名字的順序。

AB + BC = AC 正是 B 介於 A 與 C 之間的代數標誌。

「介於」要求三點共線;對不在同一直線上的點,「介於」毫無意義。歐幾里得只憑圖形假設它而未立公理,這個缺口後由希爾伯特補上。

又稱
the order relation on a lineB is between A and C中間性